高一化學必修一第四章知識點總結
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高一化學必修一第四章知識點(一)
一、二氧化硅和硅酸
【課堂導學1】
一、二氧化硅
1.硅元素在地殼中的含量是26.3%，僅次于氧。硅元素在自然界中主要以氧化物及硅酸鹽的形式存在，原因是硅是一種親氧元素。
2.硅的氧化物為二氧化硅，俗名為硅石，天然二氧化硅分為結晶形(如方石類、水晶等)和無定形(如硅藻土)。根據日常生活中的實例描述二氧化硅的物理性質：堅硬固體、不溶于水、熔點高,是石英、水晶、瑪瑙、光導纖維、沙子的主要成分.
3.列表比較二氧化碳和二氧化硅的性質。
CO2
SiO2
物理性質
氣體，熔、沸點低，
易溶于水
固體，熔、沸點高，
硬度大，不溶于水
與堿性氧化物
反應
CaO＋CO2===CaCO3
CaO＋SiO2高溫=====CaSiO3
與堿液反應
2NaOH＋CO2===
Na2CO3＋H2O
SiO2＋2NaOH===
Na2SiO3＋H2O
與H2O反應
CO2＋H2O??H2CO3
不與水反應
與酸反應
不反應
只與HF反應：SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O
相同點
都是酸性氧化物(酸酐)，與堿反應生成鹽和水
【歸納總結1】
二氧化硅的結構與性質
(1)二氧化硅與二氧化碳的物理性質差異較大的原因是物質晶體結構不同。
二氧化硅晶體是由Si原子和O原子按1∶2的比例所組成的立體網狀結構的晶體。
(2)二氧化硅的化學性質有穩(wěn)定性強，與水、一般酸不反應，能與氫氟酸反應，能與堿、堿性氧化物反應。
(3)應用
用作光導纖維、光學玻璃、光學儀器、高級化學儀器、鐘表、石英坩堝、瑪瑙飾品、建筑材料等。硅藻土可以作為吸附劑和催化劑的載體以及保溫材料。
【活學巧用1】
1.下列敘述中，正確的是( )
A.自然界中存在大量的單質硅
B.石英、水晶、硅石的主要成分都是二氧化硅
C.二氧化硅的化學性質活潑，能跟酸或堿溶液發(fā)生化學反應
D.自然界中硅元素都存在于石英中
答案 B
解析 自然界中硅元素含量很高，但都以化合態(tài)形式存在，A項錯誤;硅元素是親氧元素，主要以氧化物和硅酸鹽的形式存在，D項錯誤;二氧化硅的性質穩(wěn)定，C項錯誤。
2.由MgO、Al2O3、SiO2、Fe2O3組成的混合粉末。現取兩份該混合粉末試樣進行實驗。
(1)將一份混合粉末溶于過量的鹽酸，得到沉淀X和濾液Y，沉淀X為________，濾液Y中含有的陽離子主要是______________，向濾液Y中加入過量NaOH溶液，得到的沉淀是____________________。
(2)將另一份混合粉末溶于過量NaOH溶液，發(fā)生反應的離子方程式為_________________。
答案 (1)SiO2Al3+、Mg2+、Fe3+、H+Mg(OH)2、Fe(OH)3(2)SiO2+2OH-===SiO32-+H2O、
Al2O3+2OH-===2AlO2-+H2O
二、硅酸
(1)Na2SiO3溶液與鹽酸反應：Na2SiO3+2HCl===H2SiO3↓+2NaCl。
(2)將CO2通入Na2SiO3溶液中：Na2SiO3+CO2+H2O===H2SiO3↓+Na2CO3。
硅酸的性質
(1)實驗室制取硅酸的方法是可溶性硅酸鹽與酸反應。
(2)硅酸的性質：①具有酸性，酸性比碳酸弱;②受熱易分解。
(3)硅酸濃度小時可形成硅酸溶膠，濃度大時可形成硅酸凝膠。硅酸凝膠經干燥脫水得到硅膠(或硅酸干凝膠)，具有較強的吸水性，常用作干燥劑及催化劑載體。
(1)2OH-+SiO2===SiO32-+H2O
(2)SiO32-+2H+===H2SiO3↓
(3)H2SiO3△=====H2O↑+SiO2 干燥劑(或“催化劑載體”)
解析 (1)石英的主要成分是酸性氧化物SiO2，與堿反應生成鹽和水：2NaOH+SiO2===Na2SiO3+H2O。(2)過濾，除去石英中的雜質，得濾液為Na2SiO3(aq)，硅酸是弱酸，Na2SiO3與鹽酸發(fā)生復分解反應：Na2SiO3+2HCl===2NaCl+H2SiO3↓。(3)微熱，濃縮H2SiO3(aq)，H2SiO3聚合為膠體，加熱硅酸溶膠脫水，生成多孔硅膠：H2SiO3△=====H2O↑+SiO2。硅膠的制備過程：
石英(SiO2)+NaOH――→Na2SiO3+HCl――→H2SiO3△――→硅膠。硅膠的主要用途有兩種：作干燥劑或作催化劑的載體。
高一化學必修一第四章知識點(二)
硅酸鹽和硅單
【課堂導學1】
一、硅酸鹽
1.下列含硅物質：①硅酸鈣CaSiO3，②長石KAlSi3O8，③石棉CaMg3Si4O12，它們在組成上的相同點是都是由硅、氧和金屬元素組成的化合物，共同的物質類別是硅酸鹽。它們種類繁多，結構復雜，組成各異，通常用二氧化硅和金屬氧化物的組合形式表示其組成，如硅酸鈣CaSiO3可表示為CaO·SiO2，長石表示為K2O·Al2O3·6SiO2，石棉表示為CaO·3MgO·4SiO2。
2.硅酸鈉是一種白色固體，可溶于水，其水溶液俗稱水玻璃。若取兩個小木條(或濾紙條)，分別放入蒸餾水和硅酸鈉飽和溶液中浸泡，取出稍瀝干后，同時分別放置在酒精燈外焰處，觀察到的現象是用蒸餾水浸泡的木條燃燒，用硅酸鈉溶液浸泡的木條不燃燒，由此可得出的實驗結論是硅酸鈉耐高溫，不能燃燒。
3.硅酸鹽產品有著廣泛的應用，大家熟悉的玻璃、水泥和陶瓷是常見的硅酸鹽產品，也是使用量最大的無機非金屬材料。
(1)閱讀教材填寫下表：
硅酸鹽產品
原料
主要設備
主要成分
水泥
石灰石、黏土
水泥回轉窯
3CaO·SiO2，2CaO·SiO2，3CaO·Al2O3
玻璃
純堿、石灰石、石英
玻璃窯
Na2O·CaO·6SiO2
陶瓷
黏土
硅酸鹽
(2)硅酸鹽產品水泥與陶瓷的共同原料是黏土，水泥與玻璃的共同原料是石灰石。
4.特殊功能的含硅物質
(1)金剛砂(SiC)具有類似金剛石的結構，硬度很大，可用作砂紙、砂輪磨料。
(2)硅鋼(含硅4%)具有很高的導磁性，主要用作變壓器鐵芯。
(3)硅橡膠：既耐高溫又耐低溫，用于制造火箭、導彈、飛機的零件和絕緣材料等。
(4)人工制造的分子篩(具有均勻微孔結構的鋁硅酸鹽)，主要用作吸附劑和催化劑。
【歸納總結1】
硅酸鹽的表示方法及性質
(1)硅酸鹽的概念是由硅、氧和金屬組成的化合物的總稱。硅酸鹽的表示方法：
①將硅酸鹽中所有元素都寫成氧化物(二氧化硅和氧化物的組合)。氧化物的書寫順序：活潑金屬氧化物→較活潑金屬氧化物→二氧化硅→水。
②氧化物之間以“·”隔開。
③在氧化物前面按化學式中的比例添加數字。
(2)最常見的硅酸鹽——硅酸鈉化學性質相對穩(wěn)定，不易腐蝕，不能燃燒，熱穩(wěn)定性強，其水溶液呈堿性，能與酸反應，其離子方程式為SiO32-+2H+===H2SiO3↓。
二、硅單質
1.單質硅可分為晶體硅和無定形硅兩種。晶體硅結構如圖所示，為具有正四面體形網狀結構的晶體，與金剛石結構相似。晶體硅是一種帶有金屬光澤的灰黑色固體，根據其結構分析可知，晶體硅熔點高、硬度大、有脆性。
晶體硅的導電性介于導體和絕緣體之間，是良好的半導體材料。
2.硅原子最外層有4個電子，得失電子都較難，化學性質不活潑。常溫下，除與F2、HF和強堿溶液反應外，硅不與其他物質(如強酸和強氧化劑)反應。加熱時，硅能與O2、Cl2、C發(fā)生化合反應。
高一化學必修一第四章知識點(三)
第二節(jié) 氯氣與堿反應及cl-的檢驗
【課堂導學1】
一、氯氣與堿的反應
1.Cl2與NaOH溶液反應的化學方程式為2NaOH+Cl2===NaCl+NaClO+H2O。
2.工業(yè)上制取漂白粉(Cl2和石灰乳)的原理與上述反應原理相似，則反應的化學方程式為2Ca(OH)2+2Cl2===CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O。
3.自來水常用氯氣來殺菌消毒，但因氯氣的溶解度不大，而且生成的HClO很不穩(wěn)定，不便于保存，而次氯酸鹽性質穩(wěn)定，且遇酸或空氣中的CO2和水蒸氣又可再生成HClO。因此常用氯氣與堿反應制取漂白粉。
【歸納總結1】
漂白液(粉)的制取與保存
(1)漂白液是NaClO溶液;漂白粉的成分是CaCl2、Ca(ClO)2，有效成分是Ca(ClO)2;漂粉精的主要成分是Ca(ClO)2。
(2)漂白粉的使用原理：利用復分解反應原理和較強酸能夠制取較弱酸的原理使Ca(ClO)2轉化為HClO進行漂白。
①Ca(ClO)2+2HCl===CaCl2+2HClO，離子方程式：ClO-+H+===HClO。
②Ca(ClO)2+CO2+H2O===CaCO3↓+2HClO(酸性：HClO酸性比H2CO3弱)。
(3)漂白粉保存不當會變質的原因是Ca(ClO)2和空氣中的CO2和水蒸氣反應生成HClO，易分解。因此漂白粉和漂粉精的保存方法是密封、避光并置于陰涼干燥處。
【歸納總結2】
1.反應原理
MnO2+4HCl(濃)△=====MnCl2+Cl2↑+2H2O
2.儀器裝置
裝置特點：固+液△――→氣
主要儀器：鐵架臺(帶鐵圈)、酒精燈、石棉網、圓底燒瓶、分液漏斗、集氣瓶、燒杯等。
說明：C裝置的作用是除去Cl2中的HCl;D裝置的作用是干燥Cl2;F裝置的作用是吸收多余的Cl2，防止污染環(huán)境。
3.收集方法
(1)向上排空氣法(Cl2密度大于空氣)。
(2)排飽和食鹽水法(Cl2在飽和NaCl溶液中的溶解度很小，且用此法可除去實驗過程中揮發(fā)產生的HCl氣體)。
4.驗滿方法
(1)將濕潤的淀粉碘化鉀試紙靠近盛Cl2的瓶口，觀察到試紙立即變藍，則證明已集滿。
(2)將濕潤的藍色石蕊試紙靠近盛 Cl2的瓶口，觀察到試紙立即發(fā)生先變紅后褪色的變化，則證明已集滿。
5.尾氣處理
Cl2有毒，易污染空氣，需用NaOH溶液吸收。
【課堂導學3】
三、Cl-的檢驗
1.在5支試管中分別加入2～3 mL稀鹽酸、NaCl溶液、Na2CO3溶液、自來水、蒸餾水，然后各滴入幾滴AgNO3溶液，再分別加入少量稀硝酸，觀察現象，
上述實驗中有關的化學方程式
②NaCl+AgNO3===AgCl↓+NaNO3;
③Na2CO3+2AgNO3===Ag2CO3↓+2NaNO3，
Ag2CO3+2HNO3===CO2↑+H2O+2AgNO3;
④Cl2+H2O===HCl+HClO，
HCl+AgNO3===AgCl↓+HNO3。
【歸納總結3】
檢驗Cl-的方法
先滴加AgNO3溶液后滴加少量稀HNO3，或滴加經稀HNO3酸化的AgNO3溶液。
注意：檢驗Cl-時，滴加AgNO3后還要滴加稀HNO3，目的是排除CO32-等離子的干擾
高一化學必修一第四章知識點(四)
第三節(jié) 氮的氧化物 大氣污染物
【課堂導學1】
一、一氧化氮和二氧化氮
1.兩支大試管分別集滿NO和NO2氣體，觀察它們的顏色狀態(tài)，嗅聞它們的氣味，比較它們密度的大小。
2.將盛滿一氧化氮的試管打開塞子，置于空氣中觀察到的現象是氣體的顏色由無色變?yōu)榧t棕色，反應的化學方程式是2NO+O2===2NO2，實驗室收集一氧化氮氣體的方法是排水法收集。
3.對于二氧化氮溶于水的實驗，
【歸納總結1】
二氧化氮與水的反應
(1)二氧化氮溶于水反應的化學方程式是3NO2+H2O===2HNO3+NO，氧化劑與還原劑的物質的量比是1∶2。
(2)水吸收NO2制硝酸的原理
3NO2+H2O===2HNO3+NO;
2NO+O2===2NO2;
4NO2+O2+2H2O===4HNO3。
(3)二氧化氮溶于氫氧化鈉溶液的化學方程式是2NO2+2NaOH===NaNO2+NaNO3+H2O
【課堂導學2】
二 二氧化硫和二氧化氮對大氣的污染
1.SO2和NO2的主要來源
(1)SO2主要來自煤、石油和某些含硫金屬礦物的燃燒和冶煉。
(2)NO2主要來自汽車尾氣。
2.危害
(1)引起大氣污染，直接危害人體健康。
(2)溶于水形成酸雨。
3.酸雨
(1)概念：pH<5.6的降水稱酸雨，主要是大氣中的SO2和NO2溶于水造成的。
(2)形成原理
①H2SO4的生成：SO2H2O――→H2SO3O2――→H2SO4
SO2+H2O?H2SO3，
2H2SO3+O2===2H2SO4。
②HNO3的生成：NO2―→HNO3
3NO2+H2O===2HNO3+NO。
(3)危害
①直接破壞農作物、森林、草原，使土壤、湖泊酸化。
②加速建筑物、橋梁、工業(yè)設備、運輸工具及電信電纜的腐蝕。
4.防治措施
(1)調整能源結構，發(fā)展清潔能源。
(2)研究煤的脫硫技術，改進燃燒技術，減少SO2和氮的氧化物的排放。
(3)加強工廠廢氣的回收處理。
(4)改進汽車尾氣的處理技術，控制汽車尾氣排放標準。
歸納總結
酸雨的形成過程
高一化學必修一第四章知識點(五)
第三節(jié) 硫和硫的氧化物
一、 硫和硫的氧化物
【課堂導學1】
一、硫的存在和性質
1.硫在自然界中的存在形態(tài)有游離態(tài)，存在于火山噴口附近或地殼巖層里;有化合態(tài)，主要是硫化物和硫酸鹽。
2.硫俗稱硫黃，顏色狀態(tài)是黃色晶體，溶解性是不溶于水，微溶于酒精，易溶于二硫化碳。
3.硫是較活潑的非金屬元素，能與許多金屬、非金屬發(fā)生反應。請寫出硫分別與①Fe、②Cu、③H2、④O2反應的化學方程式，并指明各反應的氧化劑和還原劑。
①Fe+S△=====FeS，S是氧化劑，Fe是還原劑;
②2Cu+S△=====Cu2S，S是氧化劑，Cu是還原劑;
③H2+S△=====H2S，S是氧化劑，H2是還原劑;
④S+O2點燃=====SO2，S是還原劑，O2是氧化劑。
【歸納總結1】
硫的性質
注：(1)除去硫，可用CS2溶解。
(2)3S+6NaOH△=====2Na2S+Na2SO3+3H2O
S既表現氧化性，又表現還原性。用熱的NaOH溶液可除去單質硫。
【活學巧用1】
1.下列說法中，不正確的是( )
A.硫是一種黃色的能溶于水的固體
B.硫在自然界中既有化合態(tài)又有游離態(tài)存在
C.硫跟鐵反應生成硫化亞鐵
D.硫在空氣中的燃燒產物是二氧化硫
答案 A
解析 硫是一種不溶于水的黃色固體，故選項A不正確。
【課堂導學2】
二、硫的氧化物
1.SO2的性質
按表中要求完成實驗，
根據以上實驗分析總結二氧化硫的性質
(1)二氧化硫的物理性質：二氧化硫是一種無色、有刺激性氣味的有毒氣體，密度比空氣大，易液化，易溶于水。
(2)二氧化硫具有酸性氧化物的通性，與水反應的化學方程式是SO2+H2O??H2SO3;與NaOH溶液反應的化學方程式是2NaOH+SO2===Na2SO3+H2O。
(3)二氧化硫具有還原性，與新制氯水反應的化學方程式是SO2+2H2O+Cl2===H2SO4+2HCl;與氧氣反應的化學方程式是2SO2+O2催化劑2SO3。
(4)二氧化硫具有弱氧化性：在反應2H2S+SO2===3S↓+2H2O中SO2是氧化劑。
(5)二氧化硫具有漂白性：
二氧化硫和新制氯水的漂白作用比較
SO2
新制氯水(Cl2通入水溶液中)
漂白原因
SO2能與某些有色
物結合成不穩(wěn)定
無色物
Cl2與H2O反應生成的
HClO具有強氧化性，
可以將有色物氧化
成無色物
漂白效果
不穩(wěn)定，加熱
能復原
穩(wěn)定
漂白范圍
某些有機色質
絕大多數有
機色質
與有機色質作用實例
品紅通SO2――→褪
色△――→紅色，
紫
色石蕊通SO2――→
紅色
品紅通Cl2――→褪
色△――→不顯紅色，
紫色石蕊通Cl2――→先
變紅，隨即褪色
混合作用
SO2＋Cl2＋2H2O===H2SO4＋2HCl，
漂白作用大大減弱
2.三氧化硫具有酸性氧化物的通性
(1)能溶于水形成硫酸：SO3+H2O===H2SO4。
(2)能與堿反應：SO3+Ca(OH)2===CaSO4+H2O。
(3)能與堿性氧化物反應：SO3+CaO===CaSO4。
【歸納總結2】
1.SO2的性質
注：①SO2有弱氧化性，如：SO2+2H2S===3S↓+2H2O。
②SO2使溴水褪色，表現還原性;使含有酚酞的NaOH溶液褪色，表現其酸性氧化物的性質，使品紅溶液褪色表現其漂白性。
2.可逆反應的含義
可逆反應是在相同條件下，既能向正反應方向進行，又能向逆反應方向進行的反應。
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